美国宇航局的新型行星搜寻望远镜 TESS（凌日系外行星勘测卫星）刚刚发现了第一个地球大小的世界。
尽管 TESS 于 2019 年 1 月首次观测到这颗地球大小的行星及其炽热的亚海王星伴星，但直到现在才通过地面后续观测确认它们的状态。该发现发表于天体物理学杂志通讯。
当计划 TESS 时，我们的想法是在最近、最亮的恒星附近找到最有希望的系外行星。这将使后续观察变得更加容易。
科学家计算出，TESS 将发现大约 300 个地球大小或超级地球大小执行为期两年的系外行星任务。所以找到第一个是一件大事。
TESS 的任务是寻找系外行星，但不仅仅是寻找任何系外行星。该任务背后的想法是找到地球大小较小的物体。 TESS 的前身开普勒太空望远镜发现了许多系外行星，但其中大多数比地球大得多。这是有道理的，因为较大的更容易找到。
该论文的第二作者、卡内基科学研究所的约翰娜·特斯克 (Johanna Teske) 表示：“令人兴奋的是，大约一年前推出的 TESS 已经成为行星搜寻行业的游戏规则改变者。”
“航天器勘测天空，我们与 TESS 后续社区合作，标记潜在有趣的目标，以便使用地面望远镜和仪器进行额外观测。”
这两颗新发现的行星都围绕一颗名为 HD 21749 的橙色主序恒星运行，该恒星距离地球约 53 光年，质量约为太阳的 70%。这两颗行星是该太阳系中唯一已知的行星。地球大小的行星被称为 HD 21749c（下图中的中心行星），而热的亚海王星行星被称为 HD 21749b（右侧）。
（罗宾·迪内尔来自卡内基科学研究所）
卡内基科学研究所在这一发现中发挥了重要作用，因为他们是运营智利拉斯坎帕纳斯天文台的财团的一部分，在那里麦哲伦望远镜位于。
麦哲伦二号望远镜附有一个独特的仪器，称为 PFS（行星探测器摄谱仪），由参与这项研究的科学家开发并首创。 PFS 帮助确认了这两颗行星，并且还测量了亚海王星 HD 21749b 的质量。
该团队使用PFS来验证TESS的发现，因为PFS依赖于径向速度法，这是目前确定单个系外行星质量的唯一方法。如果你不知道质量，那么你就无法确定行星的密度或成分。
智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜。 （扬·斯考龙，CC BY-SA 3.0）
PFS 依靠重力来测量系外行星的质量。这颗恒星（在本例中为 HD 21749）对绕其运行的行星产生了强烈的影响。但重力是双向的。行星的引力会产生轻微的引力摆动到PFS 可以检测到的恒星。主恒星的摆动越大，行星的质量就越大。
“PFS 是南半球唯一能够进行此类测量的仪器之一，”特斯克补充道。
“因此，这将是进一步表征 TESS 任务发现的行星的一个非常重要的部分。”
不同的观测方法会发现不同类型的行星。每种方法都有其自身的偏见，科学家们知道这一点并为此做好了计划。就 TESS 而言，它的设计目的是寻找相对较快（通常不到 10 天）绕恒星运行的行星。当你想一想，你就明白为什么了。
如果一颗行星绕其恒星运行需要非常长的时间，例如例如，绕太阳运行一周需要84年，那么你可能需要盯着它运行的恒星很长时间才能探测到它。如果只需要10天，那么你就不需要花费很长时间来检测它。
在这次发现中，HD 21749b 是迄今为止 TESS 系外行星中最长的轨道周期，约为 36 天。由于 TESS 的工作方式，很难辨别数据中的亚海王星。
麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的主要作者戴安娜·德拉戈米尔（Diana Dragomir）说：“涉及相当多的侦探工作，而且合适的人在合适的时间出现。” “但我们很幸运，我们捕捉到了信号，而且信号非常清晰。”
亚海王星 HD 21749b 的质量约为地球的 23 倍，半径约为地球的 2.7 倍。测量的密度表明这颗行星不是岩石行星，并且拥有充足的大气层。这可能有助于天文学家了解这些类型行星上的大气层。
但尽管海王星下的发现出于科学原因令人兴奋，但它的兄弟 HD 21749c 可能更令人兴奋。它绕恒星运行仅需要八天，而且更接近地球大小。然而，测量这颗行星的质量和密度并不容易。
苔丝的艺术家插图。 （美国宇航局戈达德太空飞行中心）
该论文的作者之一 Sharon Wang 表示：“测量如此小行星的精确质量和成分将具有挑战性，但对于将 HD 21749c 与地球进行比较很重要。” “卡内基的 PFS 团队正在继续收集有关该物体的数据，以实现这一目标。”
TESS 将使天文学家能够进行比开普勒更准确的测量。借助 TESS，他们应该能够测量系外行星的质量、大气成分和其他特性。尽管系外行星和较小的地球大小的系外行星在银河系中并不罕见，但我们仍然有很多东西需要了解它们。
我们还无法准确描述他们的多样性。我们仍处于起步阶段，这令人兴奋，而且随着 TESS 的工作，这种兴奋正在增强。
德拉戈米尔说：“对于距离非常近且非常明亮的恒星，我们预计会发现多达几十颗地球大小的行星。”
“我们在这里——这将是我们的第一个，这对 TESS 来说是一个里程碑。它为在更小的恒星周围寻找更小的行星奠定了道路，而这些行星可能适合居住。”
